Ce chapitre explore la relation entre la section G7 (iv) du Syllabus primaire du CICM 2017, qui attend du candidat à l’examen qu’il  » décrive les méthodes de mesure du débit cardiaque, y compris l’étalonnage, les sources d’erreurs et les limites « . Il est également pertinent pour la section G7 (vi),  » décrire les méthodes et principes utilisés pour mesurer le débit sanguin régional « , car les méthodes de mesure du débit sanguin sont les mêmes, que le débit total ou régional soit mesuré. Il s’agit d’une caractéristique commune des examens de première partie du CICM passés et devrait être une priorité pour le candidat réviseur, malgré le fait que de nombreuses techniques décrites ici ont souffert d’une perte progressive de popularité au chevet des patients. Parmi les apparitions historiques, citons :

• Question 10 du deuxième examen de 2017 (comparer deux méthodes)
• Question 19 du premier examen de 2014 (thermodilution seule)
• Question 12 du premier examen de 2011 (technique de dilution des indicateurs)

La variation potentielle la plus effrayante de ces questions devrait probablement être quelque chose où les stagiaires doivent créer un tableau qui compare et oppose les avantages et les limites de chaque méthode. Espérons que ce résumé sous forme de tableau sera utile, si jamais nous voyons cela se reproduire :

Pour une variété de raisons, dont la moindre n’est pas leur pertinence pour les mesures de thermodilution du débit cardiaque, la méthode de dilution de l’indicateur et le principe de Fick sont principalement abordés dans la section concernant les cathéters d’artère pulmonaire de Swan-Ganz. Parce que ces concepts ont obtenu leurs propres chapitres, ils ne formeront ici qu’une partie du fond faiblement éclairé.

Comme pour chaque sujet central, il n’y a pas de pénurie de littérature de qualité évaluée par les pairs. Ehlers et al (1986) offrent un excellent aperçu des principales techniques, qui présente une sorte de ventilation pragmatique « avantages/désavantages ». Un article librement disponible de Lavdaniti (2008) est presque aussi bon, mais sans la même structure. Jhanji, Dawson & Pearce (2008) sont une autre alternative gratuite.

Mesure du débit cardiaque par la méthode de Fick

Parfaitement, la méthode de Fick pour mesurer le débit cardiaque repose sur l’observation que l’absorption totale d’oxygène par le corps est égale au produit du débit cardiaque et de la différence de contenu en oxygène artériel-veineux. Logiquement, ce principe s’appelle le principe de Fick. En réarrangeant l’équation :

Tout cela est discuté plus en détail dans un chapitre séparé traitant du principe de Fick. Il suffira de dire que l’application correcte de cette méthode nécessite la mesure encombrante de l’oxygène total inspiré et expiré (généralement à l’aide d’une sorte de masque ou de sac de collecte), ainsi que la mesure simultanée du sang artériel et du sang veineux mêlé. Ce sont les ingrédients essentiels de la méthode « directe » de Fick. Il existe également des options « indirectes », où l’une des mesures les moins pratiques est remplacée par une sorte de valeur estimée, par exemple lorsque vous utilisez un nomogramme basé sur l’âge/le poids/le sexe pour estimer la VO2. Évidemment, l’utilisation d’estimations introduit un élément d’erreur dans une mesure qui n’est déjà pas particulièrement précise. La méthode directe de Fick, même lorsqu’elle est réalisée dans des conditions de laboratoire parfaites, présente une marge d’erreur d’environ ±8%, selon une étude intéressante sur les animaux réalisée par Seely et al (1950).

Méthode:

• La consommation d’oxygène (VO2) est mesurée en comparant la quantité d’oxygène inspirée et la quantité d’oxygène expirée, généralement au moyen d’un sac collecteur et/ou d’un débitmètre
• Le contenu en oxygène du sang veineux mêlé et le contenu en oxygène artériel sont mesurés directement, à partir de la circulation sanguine
• Au lieu de cela, pour la méthode indirecte, des estimations peuvent être faites :
  • La VO2 peut être estimée à partir de nomogrammes
  • Le contenu en oxygène veineux mêlé peut être supposé sur la base de valeurs normales, ou estimé à partir de prélèvements veineux centraux
  • Le contenu en oxygène artériel peut être estimé à partir de l’oxymétrie de pouls

Sources d’erreur :

• La méthode directe devient inexacte si le débit cardiaque est erratique pendant la période où les mesures sont recueillies
• La méthode indirecte introduit une variété d’inexactitudes, dont l’ampleur et la direction seraient déterminées principalement par la valeur mesurée à laquelle on substitue une estimation.

Avantages:

• Cette méthode est largement considérée comme la « norme d’or »
• La précision est acceptable à des fins de gestion hémodynamique quotidienne
• Les données nécessaires pour calculer une mesure indirecte du débit cardiaque de Fick sont déjà disponibles chez de nombreux patients des unités de soins intensifs (c’est-à-dire les données démographiques du patient et une mesure du débit cardiaque de Fick).c’est-à-dire les données démographiques du patient et une ligne artérielle)

Limitations:

• La mesure du VO2 prend quelques minutes
• Le débit cardiaque doit rester stable pendant la durée de la mesure
• Pour la méthode directe, des mesures invasives doivent être prises, c’est-à-dire que le patient devra être arrosé par une ligne artérielle.c’est-à-dire que le patient aura besoin d’un prélèvement de sang artériel et d’un cathéter d’artère pulmonaire
• La marge d’erreur est d’environ ±8%, comme mentionné ci-dessus (par rapport à un rotamètre mesurant le débit sanguin dans l’artère pulmonaire principale)

Mesure du débit cardiaque par dilution de l’indicateur

Pour une raison quelconque, apparemment sans rapport avec son importance à l’examen, un chapitre entier a été consacré à la méthode de mesure du débit cardiaque par dilution de l’indicateur. Heureusement, il est inutile de le lire, car les bases sont résumées ici. En bref, cette méthode repose sur le principe que l’administration d’une dose connue d’une substance par voie intraveineuse peut être utilisée pour mesurer le débit cardiaque en mesurant la vitesse de transit de cette substance au niveau d’un détecteur situé en aval. Pour être plus précis, l’aire sous la courbe concentration-temps peut être utilisée pour déterminer le débit :

Débit cardiaque = dose indicatrice / aire sous la courbe concentration-temps

Il s’agit d’une simplification de l’équation de Stewart-Hamilton :

• V̇ = m/Ct,
  où
  • V̇ = débit, ou débit cardiaque
  • C = concentration
  • m = dose de l’indicateur, et
  • t = temps

Méthode

• Une substance indicatrice est injectée dans le sang, en amont d’un détecteur
• Le détecteur mesure la
• La concentration de l’indicateur au cours du temps est enregistrée sous forme de courbe
• L’aire sous cette courbe est intégrée pour donner le dénominateur de l’équation du débit cardiaque (V̇ = m/Ct)
• Il existe de multiples variantes de cette méthode de dilution :
  • Thermodilution (par cathéter PA ou par PiCCO)
  • Dilution au lithium (LiDCO)
  • Dilution par conductivité à l’aide de sérum physiologique (méthode originale de Stewart)
  • Dilution par colorant indicateur (à l’aide de vert indocyanine ou de bleu Evans)

Sources d’erreur :

• La technique d’administration de l’injectat (température, vitesse d’injection, volume de l’injectat, synchronisation avec le cycle respiratoire) joue un rôle majeur dans l’enregistrement correct des mesures.
• Les facteurs liés au patient (par exemple, shunts intracardiaques, pathologie valvulaire) peuvent disperser ou diluer l’indicateur injecté, entraînant une sous-estimation du débit cardiaque
• La quantité d’injectat doit être calibrée en fonction de la taille corporelle du patient, c’est-à-dire. un grand volume d’injectat surestimera le débit cardiaque d’un petit enfant
• De nombreux facteurs de correction sont nécessaires pour la version thermodilution de l’équation, dont la plupart sont estimés plutôt que mesurés
• Le calcul de l’aire (Ct) peut perdre en précision si le taux d’échantillonnage du détecteur est trop faible

Avantages :

• L’accès au sang veineux mélangé et au sang artériel n’est pas essentiel
• Nombreuses options d’indicateurs (solution saline froide ou à température ambiante, colorant, lithium, etc)
• Il est pratique : avec des calculs électroniques, la mesure du débit cardiaque par thermodilution peut être automatisée et continue
• Bonne corrélation avec les mesures de référence du débit cardiaque

Limitations:

• L’utilisation de colorant limite la fréquence et la répétabilité des mesures, car il produit une recirculation, et même les colorants les plus rapidement éliminés le sont après quelques minutes.
• L’intégration manuelle de l’aire sous la courbe concentration/temps est laborieuse
• Le calcul automatisé du débit cardiaque implique l’utilisation de facteurs de correction et de coefficients, ce qui réduit sa précision
• La méthode repose sur un mélange uniforme du sang et un flux unidirectionnel
• Les mesures de thermodilution ont de nombreuses sources potentielles d’erreur
• Dans des conditions de laboratoire, la concordance entre cette méthode et la méthode directe de Fick est dans une marge de 25%.

Mesure du débit cardiaque par analyse du contour du pouls

La surveillance du débit cardiaque par des dispositifs de surveillance du débit cardiaque par contour du pouls (PiCCO) est une méthode de surveillance continue du débit cardiaque en utilisant la forme de l’onde de pression artérielle. Elle est également discutée de manière assez détaillée par Jörn Grensemann (2018), si les détails sont ce que vous recherchez. Plus que probablement, ce n’est pas le cas, auquel cas :

Méthode

• La forme d’onde artérielle est une mesure de pression, qui peut être convertie en une mesure de volume au moyen d’un facteur de calibration.
• Ce facteur de calibration est dérivé des informations sur la relation pression-volume dans l’aorte, et incorpore l’impédance artérielle, la compliance artérielle et la résistance vasculaire systémique.
• Ces variables peuvent être mesurées directement en utilisant des mesures de dilution de l’indicateur, ou elles peuvent être estimées à partir de nomogrammes basés sur les données démographiques du patient.
• La pression./temps artérielle peut alors être convertie en une forme d’onde débit/temps, et le volume d’attaque peut alors être déterminé en intégrant l’aire sous la courbe débit/temps.

Sources d’erreur:

• Si les variables qui sont utilisées pour générer le facteur de calibration sont mesurées directement, par ex. par thermodilution, alors elles héritent de toutes les sources d’erreur inhérentes à cette méthode de mesure du débit cardiaque.
• Si le facteur de calibration est estimé à partir de nomogrammes, cela introduit évidemment une erreur car les nomogrammes peuvent ne pas représenter la réalité d’un patient donné.
• Si le dispositif est utilisé pendant une période prolongée et que l’état du patient a changé (plus précisément, les propriétés du système vasculaire artériel), le facteur de calibration doit être recalculé, sinon les mesures seront inexactes.

Avantages:

• Moins invasif (généralement, ne nécessite pas de sang veineux mélangé – seulement un cathéter artériel et veineux central )
• Pratique (vous avez besoin d’un cathéter artériel et d’un CVC de toute façon)
• Continu (l’analyse du contour du pouls peut être automatisée et continue)

Limitations :

• Dérives de l’étalonnage entre les mesures de thermodilution
• Peut être confondu par la fibrillation auriculaire, car le contour du pouls devient erratique
• Peut être confondu par l’IABP
• Inefficace partout où le débit est non pulsatile (ex. ECMO)

Mesure du débit cardiaque par Doppler

Encore, pour une raison quelconque, la mesure du débit cardiaque par Doppler dans la LVOT a fini par obtenir son propre chapitre (très bref), même si elle n’a jamais été mentionnée dans aucun examen. Une discussion plus détaillée de cette technique et de ses limites a été publiée par Huntsman et al ( 1983). En bref, elle repose sur l’hypothèse que le volume de sang, lorsqu’il sort du cœur pendant la systole, peut être représenté mathématiquement comme une colonne cylindrique. La dimension plate de cette colonne (c’est-à-dire la surface de la section transversale du canal de sortie du ventricule gauche) n’est évidemment pas parfaitement circulaire, mais elle est suffisamment proche pour les normes de précision du monitorage du débit cardiaque, et nous avons tendance à l’approximer à partir de deux mesures échographiques de la veine cave. La colonne avec cette base circulaire en forme de LVOT se déplace dans la direction de la circulation systémique avec une certaine vitesse. Cette vitesse n’est évidemment pas constante, car le débit cardiaque est pulsatile, mais cela n’a pas d’importance tant que vous la mesurez et que vous la tracez comme vitesse dans le temps. Vous obtenez ainsi l’aire sous la courbe vitesse-temps, autrement appelée l’intégrale vitesse-temps. Ainsi, l’aire de la section transversale de l’aorte, multipliée par la distance parcourue par la colonne de sang, vous donne le volume éjecté par battement ; et une fois que vous avez le volume systolique et la fréquence cardiaque, vous avez le débit cardiaque ; soit :

CO = HR × (VTI × CSA)

où:

• CO est le débit cardiaque,
• HR est la fréquence cardiaque,
• VTI est l’intégrale vitesse-temps, c’est-à-dire l’aire sous la courbe de vitesse.c’est-à-dire l’aire sous la courbe vitesse/temps
• CSA est la surface de la section transversale de la LVOT
  • Donc, VTI × CSA est le volume d’attaque

Méthode

• La VTI de la LVOT est calculée en plaçant le volume de l’échantillon Doppler pulsé dans la voie de sortie et en enregistrant la vitesse au fil du temps.
• En général, cela se fait en utilisant la vue « cinq chambres apicales », avec le volume d’échantillon placé sous la valve aortique.
• Le tracé de la vitesse Doppler par onde pulsée/temps est enregistré dans cette position, et la VTI est tracée à partir du bord le plus externe de la vitesse modale.

Sources d’erreur :

• La sonde doit être dirigée dans la direction du flux sanguin ; tout angle s’écartant de cette direction entraînera une altération du VTI et deviendra une source d’imprécision. La plupart des auteurs (par exemple Blanko, 2020) suggèrent que tout ce qui se situe dans une fourchette de 20° est suffisant pour le travail gouvernemental.
• Le volume systolique déterminé par la méthode de l’ITV de la DAVG varie au cours du cycle respiratoire (jusqu’à 10%), ce qui signifie que des mesures en série (3-4 battements) doivent être collectées afin d’estimer avec précision le débit cardiaque moyen sur une minute. Le bon côté des choses : cette variabilité peut elle-même être utilisée pour prédire la réactivité aux fluides.
• La variabilité du volume d’attaque en cas de fibrillation auriculaire rend cette méthode moins précise chez les patients en fibrillation auriculaire, et il faut tracer plus de battements (5-7) et en faire la moyenne pour s’ajuster à ce phénomène.
• Tracer le VTI est subjectif
• La méthode suppose un flux laminaire, ce que le flux aortique n’est pas.

Avantages:

• Non invasive
• Facilement disponible
• Dans les bonnes mains, assez précise (Villavicencio et al, 2019)

Limitations :

• Difficile à reproduire
• Variabilité interobservateur
• Limitée par la disponibilité de la fenêtre d’échographie (i.c’est-à-dire impossible si le patient a des pansements ou du gaz dans le médiastin)
• La précision dépend de l’angle du faisceau

Il existe d’ailleurs beaucoup de façons différentes de mesurer ces paramètres, et l’échographie Doppler n’est qu’une méthode, rendue plus populaire par son caractère non invasif. L’une d’entre elles pourrait être beaucoup plus intrusive. Par exemple, Ehlers et al (1986) décrivent des capteurs chauffés à l’intérieur du corps qui utilisent le transfert de chaleur entre un fil chaud et le sang pour déterminer le taux de débit, similaire aux anémomètres à fil chaud utilisés pour mesurer le débit de gaz dans les ventilateurs mécaniques.

Autres méthodes de mesure du débit cardiaque

Le reste de ces méthodes sont, par manque d’un meilleur mot, des options de niche. On peut faire toute sa carrière en soins intensifs sans jamais rencontrer une seule de ces méthodes, et les inclure dans un quelconque examen serait le summum de l’impolitesse. Elles ne sont vraiment incluses ici que parce qu’elles sont occasionnellement mentionnées dans les manuels, listées par ordre du plus invasif au moins invasif :

• Rotamètre de mesure du débit : cette méthode, la plus brutalement stupide de toutes les méthodes mentionnées jusqu’ici, est aussi la plus précise, et la plus invasive. Invasive, dans le sens où l’on doit essentiellement détruire l’organisme tout en mesurant son débit cardiaque. La méthode exige que l’artère pulmonaire principale soit déconnectée de la circulation pulmonaire, de sorte que tout le flux sanguin sortant du cœur droit doit passer par le rotamètre avant d’être renvoyé dans la circulation systémique. Au moins, de cette façon, pas une seule goutte de flux sanguin ne passe inaperçue, comme l’ont compris Seely et al (1950), qui ont décrit cette méthode comme l' »étalon-or » auquel mesurer la méthode directe de Fick. Inutile de préciser qu’elle n’est utilisée que sur des animaux de laboratoire sacrifiés.
• Sonde de débit électromagnétique : le sang est un conducteur, et lorsqu’il se déplace dans un champ magnétique, une tension est induite en lui, qui est proportionnelle à sa vitesse. On peut donc mesurer la vitesse du sang en mesurant cette tension, si l’intensité du champ magnétique est connue. Pour cela, il faut qu’un électroaimant encercle le vaisseau sanguin et que des électrodes soient en contact avec la paroi du vaisseau. Cela va évidemment être quelque peu intrusif si le vaisseau en question est l’aorte. « Inappropriée dans la plupart des situations cliniques », c’est ainsi que Ehlers et al (1986) décrivent cette méthode.
• Impédance transthoracique : La conductivité électrique du thorax est fortement liée au volume sanguin qu’il contient, et lorsque le cœur pompe, ce volume sanguin change (d’un volume approximativement égal au volume systolique). C’est la base de la mesure du débit cardiaque par impédance thoracique. La technique nécessite la mise en place d’électrodes sur le patient, entre lesquelles circule un courant de magnitude constante et de haute fréquence. La variation de l’impédance dans le temps est enregistrée sous la forme d’un signal de tension. Apparemment, sa forme est similaire à la forme d’onde de la pression artérielle. Malheureusement, cette méthode est contrariée par à peu près tout ce qui pourrait également contrarier la surveillance de l’ECG (par exemple, les artefacts dus aux mouvements du patient). De plus, les différences dans la composition du sang et les variations dans le positionnement des électrodes produisent des erreurs importantes et imprévisibles.
• Pléthysmographie par susceptibilité magnétique : cette technique s’appuie sur le fait que le champ magnétique pénètre le muscle cardiaque différemment du sang cardiaque, et donc les changements de volume sanguin cardiaque et de position cardiaque peuvent être mesurés par un magnétomètre. Ce dispositif est placé sur la poitrine, et le reste du corps est entouré d’un champ magnétique. Il s’agit de la technique la moins invasive (pas d’électrodes collantes ni de courant à haute fréquence), mais elle implique de maintenir le patient à l’intérieur d’un énorme appareil qui produit un champ magnétique uniforme. Cela va être difficile à expliquer à votre directeur d’unité.